A tér olyan, mint egy szivacs; hosszú, ragyogó ezer és millió galaxis filamentuma váltakozik üregekkel - fekete lyukakkal, amelyekben az átlagosnál sokkal kevesebb csillagfürt található. Igaz, senkinek nem szabad ilyen módon látnia az Univerzumot: függetlenül attól, hogy hol van a megfigyelő, a csillagok és galaxisok szétszóródása úgy tűnik, hogy a gömb belső felülete, amelynek központjában a néző áll.
A csillagászok az ókorban és a 20. század elejére sima égboltnak tűntek: tudták, hogyan lehet meghatározni a távolságot csak a legközelebbi csillagászati tárgyakhoz - a Nap, a Hold, a Naprendszer bolygóihoz és azok nagy műholdainak; minden más messze volt elérhetetlen - olyan messze, hogy nem volt értelme beszélni arról, hogy mi közelebb, és mi a következő. Csak a 20. század elején kezdődött a mély űr megszerzése: új módszerek jelentek meg a távoli csillagoktól való távolság mérésére - és megtudtuk, hogy galaxisunk mellett számtalan csillagfürt létezik. És az évszázad végére az emberiség felfedezte, hogy natív galaxisa a csillagszivacs szálainak egyik rése között forog - egy olyan helyen, amely még a kozmikus szabványok szerint is nagyon üres.
Síktól a hangerőig
Az emberi szem csak akkor képes megkülönböztetni egy távoli tárgyat a közeli objektumtól, ha ezek a tárgyak nem túl messze vannak a megfigyelőtől. Egy fa nő a közelben és egy hegy a láthatáron; egy ember, aki sorban áll a szemlélő előtt - és száz ember tőle. A binokuláris képesség lehetővé teszi, hogy megértsük, mi van messze és mi van közel (egy szemmel ezt meg lehet tenni, de kevésbé pontosan), és az agy képessége felmérni a parallaxot - egy objektum látszólagos helyzetének változását egy távoli háttérhez képest.
Amikor a csillagokat nézzük, ezek a trükkök haszontalanok. Erős távcsővel a parallax segítségével becsülheti meg a távolságot a Naphoz legközelebbi csillagoktól, ám képességeink ezzel véget érnek. Az ezzel a módszerrel elérhető maximális értéket 2007-ben a Hipparcos műholdas távcső valósította meg, amely a Nap közelében egymillió csillag távolságot mérte meg. De ha a parallaxis az egyetlen fegyver, akkor bármi, ami néhány százezer parsec felett van, a gömb belső felületén mutat pontokat. Inkább megmaradt - egészen a múlt század húszas éveinek.
A Millenium-szimuláció 10 milliárd részecskét számít egy kocka körülbelül 2 milliárd fényév szélességgel. A 2005. évi első indításakor a WMAP missziójának előzetes adatait használták fel, amelyek a Big Bang relikális sugárzását vizsgálták. 2009 után, amikor a Planck Űrmegfigyelő Intézet tisztázta a CMB paramétereit, a szimulációt ismételten újraindítottuk, minden alkalommal egy hónapba telt a Max Planck Társaság szuperszámítógépének futtatása. A szimuláció megmutatta a galaxisok kialakulását és eloszlását - a galaxisok klaszterének és az üregek megjelenését közöttük.
Hol a "szivacs" térben a Tejút?
A Tejút-galaxis 700 ezer párhuzamos távolságra helyezkedik el a legközelebbi nagy galaxistól - Andromeda-tól - és a Triangulum galaxissal és ötven törpe műholdas galaxissal együtt alkotja a galaxisok helyi csoportját. A Helyi Csoport, tucatnyi más csoporttal együtt, a Helyi Levél része - egy galaktikus szál, a galaxisok Helyi Szuperklaszterének (szuperklaszterének) része, más néven Virgo Szuperhalmaz; a miénk mellett körülbelül ezer nagy galaxis van benne. A Szűz a Laniakei szuperklaszter része, amely már mintegy 100 ezer galaxist tartalmaz. A Laniakea legközelebbi szomszédai a Hair of Veronica supercluster, a Perseus-Pisces supercluster, a Hercules supercluster, a Leo klaszter és mások. A legközelebbi kozmikus ürességünk, a Helyi Bejárat, a Tejút másik oldalán helyezkedik el, amely nem néz a Helyi Levél felé. A Naptól a Helyi Üreg központjáig körülbelül 23 Mpc, átmérője körülbelül 60 Mpc, vagyis 195 millió fényév. És ez egy csepp az óceánban az igazán nagy ürességhez képest, amely esetleg körülvesz bennünket.
2013-ban csillagászok egy csoportja arra a következtetésre jutott, hogy a Tejút és vele együtt a legközelebbi galaxisok - a Laniakea legnagyobb része - egy valóban óriási üreg közepén helyezkednek el, körülbelül 1,5 milliárd fényév hosszú. A tudósok összehasonlították a közeli galaxisokból és az univerzum távoli sarkából a Föld felé eljutó sugárzás mennyiségét. A kép úgy nézett ki, mintha az emberiség egy nagyváros távoli szélén élne: egy nagy város feletti izzás inkább az éjszakai égboltot világítja meg, mint a közeli házak ablakainak fényét. A relatív üresség óriási területét KVS-ürességnek hívták - a tanulmány szerzői, Ryan Keenan, Amy Barger és Lennox Cowie nevének első (latin) betűje után.
Az érvénytelen PIC továbbra is vita tárgya a csillagász közösségben. Létezése alapvető problémákat oldana meg. Emlékezzünk arra, hogy az üresség nem üresség, hanem egy olyan régió, ahol a galaxisok sűrűsége 15-50% -kal alacsonyabb, mint az univerzum átlaga. Ha létezik a KBC hézag, akkor ez az alacsony sűrűség magyarázza a Cepheids segítségével és a kozmikus mikrohullámú háttér sugárzás révén kapott Hubble-állandó (az univerzum tágulási sebességét jellemzõ) értékei közötti különbséget. Ez az eltérés a modern asztrofizika egyik legnehezebb problémája, mivel az elméletben a Hubble állandó, mint bármely más állandó, a mérési módszertől függően nem változhat. Ha a Tejút óriási üregben van, akkor a földre vezető úton a relikviás sugárzás sokkal kevesebb anyaggal találkozik, mint az űrben átlagosan; ennek helyesbítése,összeegyeztetheti a kísérleti adatokat és pontosan meg tudja mérni a világegyetem tágulási sebességét.
A galaktikus szuperklaszterek és üregek eredete
Közvetlenül a galaxisok és üregek szuperklaszterének felfedezése után a tudósok elgondolkodtak a származásukon - és a kezdetektől kezdve világossá vált, hogy az univerzum láthatatlan tömege nélkül nem lehet megtenni. A szivacsos szerkezet nem lehet a normál, barionikus anyag terméke, amelyből megismerjük tárgyainkat és magunkat; minden számítás szerint a mozgása nem vezethet a ma megfigyelt makrostruktúrához a Nagyrobbanás óta eltelt idő alatt. Galaktikus szuperklaszterek és üregek csak a sötét anyag újraelosztásával hozhatók létre, amely sokkal korábban kezdődött, mint az első galaxisok.
Amikor azonban az első elmélet a szálak és az üregek létezését magyarázta, a Big Bangról még nem szólt. Yakov Zeldovich, a szovjet asztrofizikus, aki Jaan Einastoval együtt elkezdte a makrostruktúra tanulmányozását, az első számításait a sötét anyag neutrínónak, a forró sötét anyag elméletének nevezett fogalma keretében végezte el. Zeldovich szerint a sötét anyag perturbációi, amelyek az univerzum fennmaradásának korai szakaszában bekövetkeztek, egy celluláris szerkezet („palacsinta”) megjelenését okozták, amely később gravitációs úton vonzza a baryonic anyagot, és alig több mint tizenhárom milliárd év alatt kialakította a galaktikus szuperklaszterek, filamentumok, falak és üregek megfigyelt szerkezetét közöttük.
Az 1980-as évek közepére a forró sötét anyag elméletét elhagyták a hideg sötét anyag elmélete helyett. Többek között megkülönböztette a neutrinoelmélettől az a skála, amelyen az elsődleges inhomogenitások felmerültek - kisebbek, és ezért úgy tűnik, hogy nem magyarázzák a kozmikus „szivacs” létezését elemei százezrek hosszúságú elemével. A következő két évtizedben azonban az asztrofizikusoknak sikerült összehangolniuk a „palacsinta” modellt a „hideg” sötét anyag mögött meghúzódó matematikával.
A modern számítógépes szimulációk tökéletesen megmutatják, hogy a sötét anyag eloszlásának ingadozása a fiatal világegyetemben galaktikus filamenteket és üregeket okozott. Ezen szimulációk közül a leghíresebb, amelyet a Millennium Simulation projekt keretében hajtottak végre 2005-ben egy szuperszámítógépen a Leibniz, a Laniakei szuperklaszteréhez hasonló méretű struktúrák kialakulását mutatja be - azokban, amelyekben galaxisunk forog.
Anastasia Shartogasheva